淺談淺埋暗挖法隧道施工

摘 要：文章簡要介紹了淺埋暗挖法隧道施工的原理、技術原則，工法比較，分析了目前淺埋暗挖法修建隧道常見問題及應對措施，并對一些問題進行了討論。

關鍵詞：淺埋暗挖法；問題；措施

1 基本原理

基本原理：采用復合襯砌，初支承擔全部基本荷載，二襯作為安全儲備，初支、二襯共同承擔特殊荷載；采用多種輔助工法，超前支護，改善加固圍巖，調動部分圍巖自承能力；采用不同開挖方法及時支護封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系。

2 淺埋暗挖施工技術原則

淺埋暗挖法的核心技術被概括為十八字方針：“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”。在暗挖施工作業時根據地質情況制定相應的開挖步驟和支護措施，嚴格根據量測數據確定支護參數，保證暗挖作業和周邊環境的安全。

3 淺埋暗挖隧道施工常用施工方法及比較

采用淺埋暗挖法施工時，依據工程地質、水文情況、工程規模、覆土埋深及工期等因素，常用施工方法有全斷面法、臺階法、中隔墻法（CD法）、交叉中隔墻法（CRD法）、雙側壁導坑法（眼睛工法）、洞樁法（PBA法）、中洞法及側洞法等。（表1）

表1

4 目前淺埋暗挖法修建隧道常見問題及應對措施

4.1 常見問題

（1）帶水作業。不實施降水或實施降水但不徹底，其結果必然是影響初期支護的防水性能，嚴重者誘發塌方，危及工程安全。

（2）不重視監測成果。未把監測信息反饋于指導施工，必然導致施工的盲目性。城市地下工程施工，對區域的影響還波及鄰近高層建筑，有監控分析，有控制和對應措施才能防患于未然。

（3）以“堆噴混凝土”代替“噴射混凝土”，又未能及時注漿填充與圍巖的孔隙，人為增大結構荷載，造成塌方漏水，或人為加大速凝劑用量，以降低混凝土的后期強度為代價，嚴重影響工程使用壽命。

（4）初支格柵鋼拱架安裝不規范，各構件連接欠牢固、縱向筋和鋼筋網焊接與安設不符合設計要求。

（5）單線二襯頂部的“月牙”孔隙，三拱兩柱結構的拱部交叉點形成的凹陷，正是結構頂部的天然積水坑。對結構增加荷載并通過此積水坑將出水段的水流至非出水段的防水板破損處形成漏水點。

（6）違背“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”的十八字方針，洞體較長時間處于“開放”狀態，未及時“閉合”，加速收斂變形，甚至導致隧道塌方冒頂。

（7）不加分析地盲目使用大管棚，人為抬高結構高度，增大施工難度，延誤工期，提高造價。

（8）對工程地質、水文地質和地下管線、鄰近建筑和橋基礎等情況調查研究不夠，未能采取有效的對策，造成地面沉降過大，誘發次生災害。

（9）CRD或CD法中隔壁或中板縱向筋間距過大及不噴混凝土，受力差。

4.2 應對措施

（1）應結合工程環境條件、隧道本身的安全綜合制定地表下沉控制基準值。

（2）綜合環保要求、施工安全、工期、造價等因素選擇施工工法。

（3）強調采用預加固措施（超前管棚、錨桿、注漿、冷凍等）。

（4）隧道支護應考慮時間和空間效應。

（5）隧道開挖后應盡早提供具有足夠剛度和早強的初期支護，以控制圍巖變形。

（6）盡早施作仰拱、封閉成環，仰拱距工作面的距離越近越好，最大不宜大于一倍洞徑。

（7）一般情況下二次襯砌在圍巖和初期支護變形基本穩定后施作，但在采取輔助措施后，尚未滿足穩定性要求的，則可提前施作二次襯砌（由于淺埋隧道荷載較明確，提前施作二襯是可能的）。

（8）加強監控量測及時信息反饋，及時調整支護參數。

（9）襯砌形式應采用復合式襯砌形式。

5 對幾個問題的討論及建議

5.1 淺埋軟弱地層中隧道頂部兩側各30°范圍是否設錨桿的問題

實測結果顯示，在淺埋軟弱地層中錨桿的支護作用明顯降低。計算顯示頂部兩側約30°范圍內錨桿是承壓的。

作者認為，系統錨桿在巖質地層中比較突出地表現為懸吊和減跨作用，在軟弱地層中更突出表現為成拱作用，基于這個理解，建議對系統錨桿的作用還是要重視，系統錨桿宜調整為超前錨桿，或小導管，起到隔震作用。

5.2 軟弱地層中隧道臺階法施工時上臺階合理長度問題

長度上限≤1.5D。我們經常注意到隧道的橫向承載拱，實際上，隧道開挖支護后，沿隧道的縱向客觀上存在一個承載拱，實測結果統計顯示，正常情況下縱向沉降曲線在1～1.5D位置沉降達到最大，并逐步變緩。上臺階長度過長，導致塑性區范圍增大。

最小長度≥1D。這個主要基于下臺階的假想破裂面考慮的，這個比較好理解。上臺階的土體作為荷載要置于下臺階假想破裂面以外。

建議在軟弱圍巖采用臺階法施工時，上臺階長度設為1～1.5D范圍，過長過短都是不妥的。

5.3 多長時間封閉認為是及時封閉的問題

這個問題與施工單位的熟練程度及所處的地質環境有關。綜合地看，一般從開挖結束到拱架安裝、噴砼完成在4～6h內，我們認為這就做到了及時封閉。超過8h甚至更長，那就是沒有做到及時封閉。

6 結束語

隧道暗挖工程由于地質環境較為復雜，作業環境不可預見性因素較多，這就使得在工法選擇，風險管理及施工的過程控制中更為嚴格，結合地質情況及工法特點，在過程中不斷總結經驗，把控好施工的各個環節，保證工程安全、保質、高效的完成。

參考文獻

[1]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術通論[M].合肥：安徽教育出版社，2004，10.

[2]劉建國.富水復雜地質淺埋暗挖隧道修建技術[M].北京：人民交通出版社，2012，5.

作者簡介：張婧，助理工程師，本科，工程管理方向。